導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇瀝青路面結構設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

①合理連接瀝青路面的不同施工結構層。按照高速公路路面結構設計，各結構層之間的接觸面應為安全性連接系統。因此，借助瀝青透層的應用，原本粘結力不強的內部結構瀝青層與非瀝青層之間將建立更緊密的結合，極大地改善了路面各結構層的整體性，也可有力避免各結構層之間出現的滑移安全隱患。②液體瀝青的在結構表層出現程度不一的滲入作用后，將直接填充基層結構中的孔隙或集料間隙，使得各空隙直接封閉，避免雨水滲入存留加重基層侵蝕軟化，可有效提升基層結構的穩定性。③高速公路的半剛性基層常要經碾壓、灑水養生等處理，其間可致大量粉塵飛揚，可能加重細集料與粗骨料之間的不結合問題。透層的應用能夠穩定浮塵，并加強粉塵與粗骨料層間的結合，降低軟弱結構層的出現。④瀝青透層的應用，可在基層均勻鋪就防塵保護瀝青層，在提高基層表面強度的同時增加抗摩擦力，避免基層結構的開裂等事故發生。

2高速公路的瀝青透層施工技術應用關鍵要點

（1）設施準備透層施工要按工藝要求來準備合理的施工設備，提前備好試驗檢測儀器、液態瀝青調制設備、灑布設備等物品，并對所有設施設備進行試用檢驗，確保設備的性能良好。（2）材料選擇常規以透層油為透層材料，液體石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等都能作為透層材料，透層油的選擇需參考基層類型，同時還應掌握不同透層油的性能優缺點。液體石油瀝青即汽油、柴油、煤油等石油產品，經必要處理并混合瀝青材料而成，屬于目前瀝青路面應用最廣的透層油。大量理論研究與工程實踐證實，只有混合瀝青與石油兩種化學物質才能發揮更好的滲透效果，滲透深度越大則瀝青路面的生命周期越長。乳化瀝青顧名思義就是固態瀝青經高溫乳化后形成，整個生產過程涉及更多化學原理與機械操作，因而更加復雜。煤瀝青在日常工程中并不多見，原因在于煤瀝青毒性較重。總的來看，三種透層油的滲透效果由高到低排位依次為：煤瀝青、液體石油瀝青、乳化瀝青。（3）澆灑操作高速公路的路基施工完成后，路面瀝青透層可選在基層上表面養護水分變干后，以計算機實現瀝青機對接。當然，基層上表面的養護水分不能過于蒸發干燥，否則還需認真清掃和擦拭表面。公路路基若短時間內完成，需要積極完成異物清掃并淋灑水分進行濕潤，等水分晾干后再予以透層施工。透層澆灑工作前，各種建筑構造物應要求施工人員加強安全保護。瀝青路面的瀝青透層灑布后，理想狀態就是保持液態物質不隨意流淌，且應直至滲透基層深處。

3瀝青路面的透層技術應用實例分析

3.1工程實例基本情況。某高速公路第二標段全長23Km，其中公路施工工程量設計為：上面層為改性瀝青馬蹄脂施工；中面層為改性瀝青混凝土施工；下面層為瀝青混凝土施工；底基層為水泥穩定碎石施工，并設計有低劑量的水泥碎石處治層。該路段路基以整體、分離式相互結合來完成設計施工，整體路基26m寬，分離路基單幅寬13m。整條高速公路的設計車速達到100km/h。在某施工樁號處，要求在20cm水泥穩定碎石基層上表面頂面組織開展透層技術施工。該工程中所用到的瀝青透層材料中，以高滲透乳化瀝青作透層油，經過實驗測定，該透層油完全滿足JTGF40-2004規范中的質量要求。下表即為技術指標：3.2瀝青路面透層施工的方法要求。（1）施工前的準備工作完成各材料的入場試驗，嚴格落實材料的達標合規；完成施工設施設備以及機械裝置的檢查保養與試運行，確保配件充足、性能良好，認真確認瀝青灑布車的整體情況，標定噴灑量；完成水泥穩定碎石基層上表面的清洗，先用竹帚整體清掃，后用鼓風機吹盡浮灰，最后以高壓水完成沖洗。（2）透層乳化瀝青的噴灑噴灑前應指定專人測定乳化瀝青用量，調用智能型瀝青灑布車完成一次性液態瀝青的澆灑，并以人工方式補噴遺漏點，控制噴灑量，一旦出現過量情況則需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾壓；噴灑透層油后注意加強現場檢查，避免有車輛等機械設備行動所造成的油皮現象，而對透層油滲透深度不達標處，還需積極采取措施進行整改。（3）加強行動管制提高透層穩定性透層施工完成后的養護成型期間，現場應實施嚴格的行動管制，特別要求車輛與行人不得入內破壞。行動管制需要施工人員與項目管理的經理部門進行溝通并緊急協商出臺行動管制方案，重點限制交通，以確保施工養護成型時間足夠。施工方應在現場增設斷道通知，并設反光標志進行標識。3.3瀝青路面透層技術應用的質量檢查檢驗標準。

4結束語

高速公路每日所承受的車輛荷載量十分巨大，因而需要不斷提升公路整體性能，需要增加路基路面結構的穩定性。瀝青路面透層施工技術的設計與施工應用，應靈活挖掘透層結構之功用，正確認清透層瀝青材料的技術性能，不斷由專業人員研究和探索在選材、施工應用等方面的方法，才能創造更可靠的高速公路系統。

參考文獻

[1]王劍英.高速公路瀝青路面透層技術功能與材料應用[J].北方經貿,2015(3):65-65.

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【關鍵詞】瀝青路面 結構設計 分析

瀝青路面早期損害，除個別是由于路基的原因引起的不均勻沉陷外，絕大部分是由于瀝青面層本身引起的：坑槽、泛油、車轍、網裂、松散等。因此，瀝青的層面的設計是至關重要的。在進行路面結構設計時同時，必須確定路面結構的材料參數，路面結構的材料參數主要包括路面結構層的幾何參數、力學參數，如泊松比、模量等，以確保路面結構設計合理。

一、交通荷載

1.輪壓和標準軸載

利用氣壓表對車輛現場測試，發現貨車壓力普遍超過0.7MPa，對于軸載超過10t 的輪胎，胎壓一般在0.8～1.1MPa 范圍內，而且隨著軸重增加，胎壓也增大。交通部公路科研所《重載交通瀝青路面軸載換算研究總報告》表明，根據實際接地面積計算出來的輪胎接地壓力與輪胎內壓并不相等。當輪胎內壓較低時，接地壓力比輪胎內壓高；當輪胎內壓較高時，接地壓力低于輪胎內壓。隨著輪胎荷載的提高，在輪胎內壓大于0.7MPa 時，試驗的各級荷載作用下的輪胎內壓均比接地壓力大。輪胎內壓與接地壓力的差值和輪胎的剛度有關，而輪胎剛度與輪胎的材料和其構造有關，在路面結構設計中，為安全起見，一般以輪胎內壓代替接地壓力。

由于作用在路面的設計荷載千變萬化，一般選用一種軸載作為路面結構設計的標準車載，其他各種車載按照一定的原則換算成標準軸載。而標準軸載一般要求對路面的響應較大、同時又能反映本國公路運輸運營車輛的總體軸載水平。為了統一設計標準和便于交通管理，各個國家對標準軸載均有明確的規定。我國根據公路運輸運營車輛的實際，公路與城市道路有關路面設計規范中均以100kN作為設計標準軸重。

2. 車道系數

輪跡橫向分布系數應用到路面設計以前，還應分析一下荷載作用下，輪跡以外一定范圍內的路面結構中所引起的不同程度的疲勞損壞。計算表明，對于國內典型瀝青路面結構，在輪跡外50cm 距離內，該荷載產生的破壞作用，最大相當于增加10%作用次數的影響，更遠距離處則可以不計；對于剛性路面板，相鄰條帶上的荷載要為該條帶計算值最大增加6%的影響。可見輪跡范圍外雖有影響但并不大。

根據典型路段輪跡橫向分布的規律，可把輪跡橫向分布系數劃分為五個類別，可相應地列出各個類別的輪跡橫向分布系數值。雙向單車道1.0，雙向兩車道0.6～0.7，雙向四車道0.4～0.5，雙向六車道0.3～0.4，雙向八車道0.25～0.35。

二、土基回彈模量

回彈模量能較好地反映地基所具有的部分彈性性質，所以，在以彈性半空間體地基模型表征土基的受力特性時，可以用回彈模量表示土基在瞬時荷載作用下的可恢復變形性質。我國公路水泥混凝土路面、瀝青路面設計方法中，都以回彈模量E作為地基的剛度指標，為了模擬車輪印跡的作用，通常都以圓形承載板壓入土基的方法測定回彈模量。

路基回彈模量E0 的確定方法大致有以下幾種：

1. 應用直徑30.4cm 的剛性承載板在現有道路的土基頂面進行試驗經修正后確定；

2.應用落錘式彎沉儀（FwD）進行現場試驗，然后根據試驗確定的FWD 測定的回彈模量與承載板測定的回彈量回歸公式換算；

3.根據室內或現場CBR 試驗結果，利用CBR 與回彈模量的相關關系推算；

4.根據路基頂面的回彈彎沉推算；

5.根據路基土的稠度與壓實度，利用事先得到的回彈模量與稠度（或相對含水量）和壓實度的關系式確定。

由第1與第2 方法得到的土基回彈模量與實際比較吻合，但需要根據土基不利季節含水量進行修正；第3種方法是國外經常采用的方法之一；其他方法可以間接推算土基回彈模量，但事先應進行一系列試驗，得到所需的關系式，而且，推算的回彈模量的準確度和精度均較差。

三.路面結構層設計參數

路面結構由不同的材料逐層鋪筑而成，不同的材料有不同的力學強度特性和相應的結構設計參數，路面力學計算理論一般建立在彈性力學基礎上，除結構參數外，還有路面結構的材料類數、材料的計算參數包括模量和泊松比。泊松比一般比較穩定，在路面設計時一般對特定的材料選用一定的泊松比，如土基和無黏結材料的泊松比取0.35、無機結合料穩定材料的泊松比取0.25、瀝青混凝土材料的泊松比取0.25、水泥混凝土材料的泊松比取0.15 等。

1.無機結合料穩定材料無側限抗壓回彈模量

無機結合料穩定材料（包括穩定細粒土、中粒土和粗粒土） 的無側限抗壓強度是按照預定干密度和壓實度用靜力壓實法制備試件，試件高：直徑=1：1的圓柱體、養生時間為設計齡期、側向沒有圍壓時，通過逐級加載和卸載試驗計算得到抗壓回彈模量。

無機結合穩定材料室內制件與現場制件設計參數比值隨材料不同及施工條件而異。一般情況下，現場制件的模量與強度均比室內制件低，其降低的幅度不等，抗壓強度降低幅度較小為10%～20%，抗壓模量下降30%～40%，劈裂強度下降20%～60%，劈裂模量下降50%左右。無機結合料穩定材料的設計參數是根據大量試驗結果取95%的保證率后（均值-1.645×標準差）得到代表值。在進行拉應力驗算時，半剛性基層材料的疲勞方程由劈裂疲勞試驗得到，半剛性基層材料的容許拉應力按下式計算：

σA=σSP/KS

式中：KS ――結構系數，對無機結合料穩定粒料KS=0.35e0.11/Ac；

對無機結合料穩定細粒土KS=0.45e0.11/Ac。

2.瀝青材料的設計參數

瀝青混凝土的抗壓試驗采用圓柱體試件，試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉壓實成型法，試件的密度應符合馬歇爾標準擊實密度100%，用于抗壓強度試驗的試件個數不少于3個，用于抗壓回彈試驗的試件個數不少于3～6個。

瀝青混凝土的劈裂試驗既可以為瀝青路面設計提供設計參數，也可以評價瀝青混凝土的低溫特性。我國瀝青混凝土路面的設計參數采用靜參數，采用的試驗溫度為15℃ ，試驗加載速率為50mm/min，計算時相應的泊松比采用0.30。試件采用馬歇爾擊實成型的方法、輪碾機成型的板體試件和道路現場鉆孔試件。采用馬歇爾擊實成型的試件尺寸要求直徑101.6mm，高為63.5mm；輪碾機成型的板體試件和道路現場鉆孔試件的尺寸要求直徑為100mm 或150mm，高為40mm。

瀝青混凝土材料的設計參數也是根據室內大量試驗結果取95%的保證率后（均值一1.645×標準差）得到其代表值。再考慮現場大規模施工、質量變化較大的情況，將代表值給予適當的折減得到推薦值。

四.結語

要想提高瀝青混凝土路面質量，降低病害的發生機率，必須深入了解路面結構設計各個參數的試驗原理、參數自身的特性及在結構設計中的控制作用，對于路面的設計、施工和管理都有很重要的意義。

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中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A

0.引言

目前，新建成的城市道路出現松散、坑槽等路面表面損壞的現象明顯，這嚴重影響了駕駛者的行車舒適性與路面使用功能性。研究表明，水損害問題是造成城市瀝青路面表面破壞的主要原因[1]。因此，本文結合筆者的從業經驗對城市道路水損害原因及防治對策進行深入分析。

1.城市道路水損害產生的原因分析

1.1水損害產生的外因

城市道路路面結構直接與外界環境接觸，如圖1所示，來自外界環境的雨水、雪水等極易通過瀝青道路表面的連通孔隙滲入到結構層內部，同時伴隨著行車荷載產生的動水壓力的反復沖刷作用，使瀝青路面出現水損害的問題。

隨著經濟的發展，城市的交通量逐年增加，促進了行車荷載產生動水壓力的沖刷及泵吸作用。過量的車輛尾氣排放，使大氣降水中的酸性物質增加[2]以及降雪后大量融雪劑的使用等因素，使瀝青材料與集料間的粘附力降低并產生剝落、松散等城市道路水損害現象。

1.2水損害產生的內因

不合理的瀝青混合料的級配設計、瀝青混合料攤鋪施工時產生的材料離析以及溫度離析等因素導致的攤鋪成型后瀝青混合料空隙率過大，使外界水滲入路面結構內部的問題加劇；瀝青材料與集料選擇不當，出現材料間的粘附性不足，使瀝青材料和集料遇水剝落；結構層自身的排水性能較差（如半剛性基層結構）、結構層內部的排水系統、防水結構功能設計不當或缺失等原因是城市道路路面結構出現水損害的內在因素。

2.城市道路水損害預防和治理對策分析

采取有效措施減輕并從根本上預防和治理城市道路水損害是十分重要的，對于城市道路的水損害預防和治理，主要應該從合理的結構設計與良好施工工藝兩方面入手加以解決。

2.1合理選擇原材料，提高瀝青與集料間的粘附能力

要保證瀝青材料與集料間的粘附力，首先應使集料表面有良好的清潔狀況，必要時應對所使用的集料進行清洗，避免集料表面附著有灰塵，降低材料間的粘附性。

集料的物理性質對瀝青與集料間的粘附能力起關鍵作用。研究證明，通常堿性集料與瀝青的粘附能力明顯優于中性和酸性石料[3]，如圖2所示，在城市道路的建設中，用做瀝青面層的石料通常有石灰巖、玄武巖、安山巖三種，玄武巖與石灰巖石料都與瀝青材料有較好的粘附性，玄武巖材料硬度好常用在瀝青道路上面層中，石灰巖硬度稍差常用在中、下面層中。安山巖碎石硬度雖然好，但與瀝青的粘附性較差，當受料源供應的限制時，安山巖碎石可通過復合使用的方法，將其破碎成細集料與玄武巖材料組成復合集料在上面層中使用。

2.2合理選擇結構類型與配合比設計方案

城市道路的瀝青路面結構設計，應根據各層的功能要求合理選擇瀝青混合料類型。通常上面層應具有抗車轍、抗裂、抗水損害能力；中面層應具有抗車轍和結構穩定性的能力；下面層應具有抗疲勞的能力。由于上面層直接與車輪接觸，同時受行車荷載、環境因素（溫度、降水）等作用，因此，對上面層混合料的原材料的技術指標、級配設計等質量控制要更為嚴格。就防治水損害而言，上面層應采用密級配瀝青混凝土，同時在瀝青混合料設計中嚴格控制其設計空隙率指標，研究表明，設計空隙率不大于5%時，水基本無法深入瀝青混合料面層，當空隙率達到8%時，路面滲水效果明顯，但過小空隙率的瀝青混合料高溫穩定性能將變差。綜上考慮，表面層瀝青混合料的空隙率控制在3%～5%較為適宜[4]。另外，瀝青路面的施工攤鋪壓實質量也將影響路面的抗水損害能力，如壓實程度不均勻、混合料攤鋪過程中的離析現象（攤鋪離析、溫度離析）等，都將使現場的空隙率與設計空隙率產生偏差，壓實度不足將使瀝青路面抗水損害能力下降，而壓實過密則易使瀝青路面高溫穩定性能變差。

2.3控制及改善半剛性基層開裂現象

以水泥、石灰等穩定類材料為混合料作為基層或底基層在城市道路中應用廣泛，但半剛性基層易開裂，受干濕作用明顯，開裂后半剛性結構的強度及穩定性將被積水所弱化，嚴重影響使用壽命，因此，采取合理措施控制及改善半剛性基層開裂現象是必要的。

研究認為，半剛性基層的開裂是其本身的固有屬性，無法從根本上消除，但可以通過相應的技術措施減少裂縫的產生[5]，具體措施有：

1）控制水泥劑量。過多的水泥劑量將使基層表面出現裂縫，通常認為水泥的劑量應不大于6%。

2）選用骨架-密實型結構。在工程應用中證明，骨架-密實型水泥穩定級配碎石具有良好的抗裂性能，同時還可以有效緩解路面的橫向開裂現象。

3）采用土工合成材料以及應力吸收層等措施防止反射裂縫的產生。

2.4嚴格控制路面攤鋪壓實質量

如圖3所示，除一些成規模的市政主干道路工程外，很多市政新建和養護工程施工地點相對分散，工程規模較小，單次攤鋪使用瀝青混合料數量較小且運距較遠，這些因素都將影響路面攤鋪壓實質量，而路面攤鋪質量不佳，壓實度不足將引起道路的水損害。

為保證瀝青路面攤鋪后的壓實度，無論新建工程或是養護工程，都應嚴格控制瀝青混合料的到場溫度以及攤鋪中的瀝青混合料溫度，并配套相應的壓實設備；同時應注意環境條件對攤鋪的影響，如基層雨后潮濕未干不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪等。在一些無法滿足瀝青混合料到場溫度的施工工點，可在熱拌瀝青混合料中摻入溫拌劑或直接采用低溫瀝青混合料的辦法，以保證攤鋪成型后的瀝青混合料達到基本不滲水的要求。

3.結論

本文從產生機理以及防治對策兩方面入手，對引起城市瀝青道路表面破壞的水損害問題進行了詳細介紹。科學的結構設計與良好施工工藝是預防和治理水損害的關鍵，合理的材料選擇和規范的施工管理才是從根本上克服水損病害出現的途徑。

參考文獻

[1] 楊孟余、馮德成、沙愛民等.公路瀝青路面施工技術規范.釋義手冊[M].人民交通出版社，2008.

[2] 葛文璇.城市道路和城市環境關系的研究[M].南京林業大學碩士論文，2004.

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論文關鍵詞：高等級公路；瀝青路面；層間

1 路面結構設計理論

1.1 路面結構設計的目標

路面結構設計的基本目標就是在道路的使用壽命期限內不發生損壞，這個目標看似簡單，實則很難做到，這就需要在路面結構設計時要充分考慮多個方面的因素，比如環境因素、材料因素、荷載因素、結構因素以及經濟因素等等，通過這些因素的綜合分析和評判，最終才可能選擇一個符合實際、性價比較高的設計方案。具體而言，路面結構設計有抗滑性、平整性和耐用性三個衡量標準，抗滑性從傳統意義上而言并不屬于路面結構設計的內容，但是隨著高等級公路的日益增多，汽車行使速度的不斷提高，抗滑性越來越受到重視，抗滑性可以通過表層材料的選擇和設計來實現；平整性可以減少因為荷載沖擊而給道路帶來的破壞性，同時可以提高行使的舒適性，由于平整性可以降低對道路的破壞，所以也間接地提高了道路的使用壽命；耐用性是路面結構設計中的核心性能，所有的設計方法都是以此為中心展開設計的，耐用性要求路面有足夠的強度已達到抗變形的目的，耐用性代表了道路的設計使用壽命。

1.2 路面結構設計的方法

路面結構設計的方法根據設計機理不同分為三類：基于經驗的設計方法、基于力學的設計方法和基于性能的設計方法：（1）經驗設計法：包括CBR設計法與AASHTO設計法，CBR的設計思想認為路面應提供足夠的質量和厚度從而防止路面層內產生壓力變形，CBR的設計簡單明確，適用于低等級公路的路面結構設計；AASHTO方法引入了PSI概念，PSI是指路面現時服務能力指數，反映了道路使用者對路面質量的評價，評價值在0到5之間；（2）力學設計法：主要包括SHELL設計法和AI設計法，SHELL設計法把路面看做路基、基層與瀝青層三層結構，以厚度、彈性模量和泊松分別表示各層的特征；AI法把路面看成多層彈性體系，各層材料采用彈性模量和泊松比來表征；（3）性能設計法：包括SUPERPAVE設計法和OPAC設計法，SUPERPAVE設計法根據道路的使用性能進行路面和材料的設計，從而達到抗低溫、抗疲勞、抗車轍的目的；OPAC法主要考慮了環境因素和交通荷載因素對路面性能的影響。

2 瀝青路面層間狀態的影響因素

2.1 結構及材料類型影響

當混合料施工不當時容易發生離析現象，特別是混合料最大粒徑較粗、瀝青層總厚度較薄并三層鋪筑時更容易發生這種情況，離析后由于形成了較大的空隙率，從而無法防止路表水下滲情況的發生，而且由于其他原因產生的裂縫無法避免（特別是半剛性基層收縮殘生的瀝青路面反射縫），所以加大了雨水滲入路面的可能性。冰凍地區的路面，冬季毛細管聚冰導致了在春融期水分過于飽和，加上半剛性基層的透油層效果較差，水分將向上移動積存在基層表面，由于半剛性基層不透水，會導致水分無法從基層排走，如果瀝青路面較薄，作用到瀝青層底部的荷載壓力較大，基層表面機會越容易破壞成灰漿，會影響瀝青層的疲勞壽命。 轉貼于

2.2 施工管理的影響

施工管理對間層的影響也不應忽視，有些施工單位施工質量控制不嚴格，在進行基層表面清掃時清掃得不干凈、不徹底，導致了間層的粘結不好，造成了層間容易產生相對滑動，另外由于在施工期間施工車輛通行的隨意性以及不禁止外來車輛的通行，也會對間層造成嚴重的破壞。有些施工單位為了降低工程造價，在進行面層攤鋪前不對基層進行灑粘層油的工藝處理，或者在灑粘油層的施工中計量不夠、油膜不均勻等都會造成層間的粘結出現問題。要解決上述問題，首先要確保加強對基層表面嚴格的清掃工作，對基層表面粗糙度不合格的局部路段要進行相應的處理，達到技術要求之后，才可以進行粘結層的施工，另外在施工過程中嚴格進行車輛管理，禁止車輛通行。

2.3 溫度和水的影響

瀝青對溫度的敏感度很高，所以溫度對層間材料的影響很大，在夏季高溫時期，瀝青路面的溫度可以高達60攝氏度，在60度高溫下進行剪切試驗可以發現層間材料此時的抗剪強度已經很小了，所以在夏季高溫情況下，層間材料在重力的作用下就容易發生損壞，因此在路面層間結構的設計中要注意溫度對層間材料的影響。另外，水的影響也不能夠被忽視，半剛性基層具有不透水的特點，水分在基層上方無法擴散而只能滯留聚積，而瀝青表面層下面往往設置的是空隙率較大的瀝青混合料，其空隙間充滿了水分，在車輛行駛荷載的反復重壓之下，水動壓力會讓基層沖刷破壞而軟化，瀝青層與基層之間會從連續狀態轉變成半滑動或滑動狀態。

3 瀝青路面層間處理技術探討

3.1 粘結層材料功能分析

基層與面層之間的粘結層材料受力情況比較復雜，主要包括壓應力、拉應力和剪應力三類受力，另外，由于道路處于自然環境中，不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響，所以粘結層材料應該具有以下兩個重要功能：（1）抗拔能力，由于汽車輪胎在行駛過程中與路面的摩擦會影響層間的粘結效果，另外啟程行駛中的后輪產生的真空泵吸作用也會造成層間粘結的減弱，所以在粘結層材料選擇時要注意材料的抗拔能力，否則很容易產生層間分離現象；（2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基層和面層之間往往會出現推移、擁包、兩層皮等病害，輕者會影響路面的使用性能，嚴重的話會威脅到路面使用者的行車安全，所以粘結層材料還要具有較高的抗剪能力。

3.2 透層油的作用機理

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目前我國半剛性公路路面的早期破壞很嚴重。造成這種情況的主要原因包括超載、交通事故、有害化學物品的污染、異常氣候、設計、施工、材料的選取以及對其的不合理養護等等。其中最主要的原因是對路面結構的設計不夠合理。在我國現行的設計規范下，如果設計10t負荷的承載力，超載負荷達到16t時，相當于10t負荷的車壓過半剛性路面42.9次，瀝青路面7.7次。當前，我國高等公路半剛性基層瀝青路面占據絕大多數，所以很有必要對路面的早期破壞進行研究。

1 半剛性路面早期的破壞形式和原因

半剛性基層上鋪筑瀝青的路面就是半剛性路面。半剛性路面的早期破壞形式主要有水損壞、裂縫、路面變形、路表損壞等。其中水損壞包括松散、凍脹和坑槽等；裂縫有橫向裂縫、網裂以及縱向裂縫等；路面變形的形式有車轍、擁抱、沉陷等；路表損壞形式有剝落和泛油等。路面早期破壞最為關鍵的因素是半剛性基層本身。原因體現在以下幾個方面。

⑴剛性路面不可能避免開裂。因為在半剛性基層中，半剛性材料具有干裂收縮、溫度收縮的特性，容易造成路面開裂，由此也會引起瀝青路面裂縫的產生，無法完全避免。

⑵半剛性路面的排水性能很差。半剛性材料透水性差，對水很敏感，由于降水或者人為原因，瀝青層面進水避免不了，水從瀝青面層到達半剛性基層后不能及時的排走，造成在瀝青面層和半剛性基層之間聚集、滯留的局面。在車輛荷載的作用下會產生巨大的動水壓力，沖刷基層表面，長期下去會造成基層與面層的斷裂，導致基層的受壓能力下降。同時由于部分水分也可能由基層向下滲入，進而軟化土基，使得路面各個結構都受到水的破壞，導致路面的整體承載能力下降，造成各種路面病害。

⑶半剛性基層沒有自我愈合的能力，破壞之后修補十分困難，只能重建。

⑷路面設計方面的原因。我國瀝青路面的發展研究是近10年來隨高速公路建設發展起來的，對其設計問題方向還需要研究。《公路瀝青路面設計規范》(JTJ014--97)也需要結合工程實踐進行不斷的改進與完善，也應當根據各地區的氣候、水文等情況對路面結構設計進行試驗研究并且通過實際的鋪筑試驗路，來積累相關經驗。但是，近年來公路建設發展迅速，設計施工時間倉促，對設計的調查以及研究力度底，導致瀝青路面設計的合理性不強，直接是公路遭到早期破壞。其中設計時主要存在以下幾個問題。

1．路面結構設計合理性低。如基層厚度達不到規格要求，面層分層及材料配合比設計不符合規范，面層厚度不合理。

2．設計中路面、基層以及底基層的排水設計考慮不周全。

3．路面所處地段的實際土質和水文勘察的情況與實際嚴重不符，致使路面設計參數嚴重不符合實際。

4．對公路的地基設計不合理，致使地基沉降不能夠達到允許的工后沉降等。

2 半剛性路面早期破壞的防治措施

針對以上所敘述的半剛性路面的早期破壞形式，采取的措施主要包括：增加瀝青路面的厚度；提升公路的排水性能，防治水破壞；選用干燥、溫度收縮系數小的材料鋪筑半剛性基層；加強瀝青路面的抗裂設計；采取預切裂縫以及預開裂的措施；設計應力吸收層用來減小路面應力。除此之外，還需要采取以下措施。

1．提高路面承載力，以此適應超重車的現象，主要是通過增加下面層的厚度來實現的，建議下面層厚度在10cm以上。

2．瀝青混凝土面層內適當鋪設土工合成材料，這樣不但可以提高面層的抗裂、防滲性能，還能提高基層或路基承載能力，提高面層抗疲勞強度，以及增強抗車轍和抗鼓包能力，與此同時也能夠降低彎沉值。

3．在粘層使用高性能的粘結材料，增強路面的層間結合，這樣使路面具有好的防水能力，又提高了路面的整體強度。在高速公路工程上，粘層可采用改性瀝青或者橡膠乳液預處理等新技術。

4．為防止水對路面的損壞，必須加強路面結構的防滲以及排水功能的設計。實際情況中，無法避免雨水透入瀝青面層，關鍵問題是，一旦雨水透入瀝青層后，如何將其及時排出使其不滯留在路面結構層內，如果是在多雨潮濕地區這個步驟尤其重要。除了在路面結構層中采取設置防水層、在路面各層間設置粘油層、在半剛性基層頂面設封層等措施來利于層間粘結和防水，還要在路面的半剛性基層間以及面層設置級配碎石排水層。

5．采取一定措施提高瀝青面層的壓實度，并且嚴格控制瀝青混合料空隙率，以此來增強瀝青混凝土面層的不透水性能。

6．相關部門加強對施工質量的監督控制。要組織相關技術人員對原材料檢驗和混合料配合比進行試驗，進一步完善瀝青混合料攤鋪、拌和以及壓實工藝。與此同時，公路管理部門要加強對超限、超載運輸現象的家督力度，嚴格限制超載、超限車在公路上形式。

7．研究和探索先進的路面結構，并將這些先進的路面結構應用于實際工程之中，如采用SMA面層或者改性瀝青，來提高路面的抗磨耗能力和抗永久變形能力；為了增強公路路面的抗車轍能力和抗疲勞性能，在路面結構的下面層以及中面層采用FAC—20結構；通過采用大粒徑碎石，改善基層的類型，使路面的反射裂縫等大大減少。

8．對一些先進的路面設計成果進行推廣和使用。如目前對高性能瀝青路面的研究成果中就有新的發現，即使用性能作為基礎的瀝青分等的方法，用新試驗設備、新指標的試驗方案檢測瀝青；使用體積配合比法對混合料進行設計。

9．在對瀝青路面設計，要積極參照國外比較成功的路面設計理論以及實際情況。國外公路大多數采用永久性路面結構，這種結構的路面層的不透水、抗車轍以及抗磨耗的能力很強，公路路面中間層也有好的耐久性能，路面基層的抗疲勞以及耐久能力也很強。所以，實際工程中，可通過增加路面結構的總厚度來降低拉應變能力或者提高基層的瀝青含量等措施來提高路面結構的抗疲勞能力。

3 結論

目前我國高級公路路面基本上都是半剛性的，但是路面容易出現各種病害，使道路的服務水平大大降低，也造成比較嚴重的經濟損失。以上討論中，首先從半剛性路面的早期破壞形式著手，分析了半剛性路面早期破壞的原因，進而提出了解決半剛性路面早期破壞的措施，要做以下工作：對已經提出的瀝青和瀝青混合料的性能指標以及標準做標做準進一步驗證和完善；研究新的瀝青和瀝青混合料的新型改性劑和改性工藝；加大對新型瀝青路面結構與鋪筑工藝的研究，進一步提高瀝青路面的使用品質；研究改善瀝青混合料設計方法，使其在不同環境下滿足瀝青路面的使用要求；對瀝青路面使用性能的評價與預測方法進行進一步的研究和完善，在此基礎上提出比較合理的維修養護方式。

參考文獻

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[2]許彬;李光 半剛性基層裂縫分析與防治 2007

[3]沙愛民 半剛性基層的材料特性[期刊論文]-中國公路學報 2008(01)

篇6

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

半剛性基層被廣泛用于修建公路瀝青路面的基層或底基層。在我國已建成的高速公路路面中就有90%以上是半剛性基層瀝青路面,在今后的國道主干線建設中,半剛性基層瀝青路面仍將是主要的路面結構形式。半剛性基層瀝青路面其優點主要表現在:強度高、承載力大、整體性好、剛性大。但半剛性基層也有自身不足之處,其抗溫、抗濕變形能力較差,易形成干縮裂縫及濕縮裂縫,進而使路面產生反射裂縫,導致瀝青面層開裂,影響路面使用質量,縮短路面使用壽命。

由于國內高等級的公路基本上都采用半剛性基層瀝青路面，而對柔性基層瀝青路面采用較少。但是從世界各國高等級公路路面結構來看，以柔性基層瀝青路面為主，對路面基層要求較高，一般用瀝青穩定碎石做基層的上層，而且用瀝青做結合料的結構層的總厚度常大于 20cm。國外的使用經驗表明，柔性基層瀝青路面使用性能良好。

根據國內外使用經驗，柔性基層瀝青路面主要病害有疲勞開裂、車轍和低溫開裂，其中車轍和低溫開裂均可以通過選擇合適的瀝青結合料和合理的混合料設計加以解決。疲勞開裂是唯一可以通過路面結構設計進行控制的破壞模式。

綜上所述，對兩種不同基層瀝青路面的疲勞性能差異的分析，對我們進行路面設計及工程應用都具有相當大益處。

1.瀝青路面面層疲勞損傷機理

瀝青路面的疲勞性是指在汽車輪載作用下，路面在長期使用過程中均存在壓應力、拉應力,且處于兩種應力交迭變化狀態,當荷載重復作用超過路面面層材料所能承受的疲勞次數后,就會使結構強度抵抗力下降,產生疲勞破壞的性能。

在行駛車輪的荷載作用下,路面結構內各點均處于復雜的應力應變狀態中,圖1中面層底部B點的應力、應變隨著車輪滾動而變化。當車輪作用于B點正上方時,B點受到三向拉應力作用;當車輪行駛過后B點應力方向轉變,數值變小,并有剪應力產生;當車輪駛過一定距離后,B點則承受主壓應力作用。路面表面A點則相反,車輪駛近時受拉,車輛直接作用時受壓,長期處于應力(應變)交替循環變化的狀態。

路面材料的抗壓強度遠大于其抗拉強度,而且B點在車輪下所受的拉應力遠大于A點在車輪駛近或駛過后產生的拉應力,因此路面疲勞裂縫通常從面層底部開始。所以路面疲勞設計也應該以面層底部的拉應力、拉應變作為控制指標。

2.采取兩種不同基層對瀝青路面的水平應力分析

本文將以彈性層狀體系為基礎，分析在標準荷載（BZZ-100）作用下，兩種基層瀝青路面在水平應力方面的不同。

表1 兩種基層的路面結構參數

計算的軸載采用現行規范規定標準：標準軸載為雙輪組單軸重P—100kN，輪胎接地壓強p—0.7MPa，單輪傳壓面當量圓直徑d—21.3 cm，兩輪中心距為1.5 d。

由于水平應力在當量圓中心比雙輪論析中心處大，考慮水平應力的顯著性，本文取當量圓中心處點厚度0，2，5，8，10，15，20，25，30，40cm時，利用BISAR 3.0程序計算出相應點的水平應力如表2。

表2 兩種基層在不同厚度的水平應力值

由BISAR 3.0程序所得的數據得出各深度的水平應力分布圖 圖3

從圖3可知，柔性基層的水平應力隨深度的變化率比半剛性基層的要大，即柔性基層的水平應力對路面厚度的敏感性更高。柔性基層在層底拉應力取得最大值。

對于半剛性基層瀝青路面，瀝青面層處于受壓狀態，因此可以不考慮瀝青面層的彎拉疲勞，只考慮半剛性基層層底受拉，在汽車荷載反復作用下，可能產生疲勞斷裂，且在基層斷裂后，裂縫逐漸向瀝青層擴展直至路表。

對于柔性基層瀝青路面， 瀝青混凝土面層和瀝青穩定基層的上部受壓， 瀝青穩定基層下部受拉，且層底承受最大的彎拉應力，因此在重復荷載作用下，瀝青層層底可能首先產生疲勞開裂，裂縫逐漸向上延伸，直至路面出現疲勞裂縫。

3.柔性基層與半剛性基層瀝青路面疲勞設計方法

我國瀝青路面設計規范采用層底拉應力指標進行驗算,充分考慮結構層材料的疲勞性,利用結構強度系數Ks與材料的劈裂強度得出結構層底面的容許拉應力,具體如下:層底拉應力≤容許拉應力,則滿足要求。

其中,為瀝青穩定基層材料的容許拉應力;為瀝青穩定基層材料的劈裂強度;為抗拉強度結構系數; Ac為公路等級系數;Ag為瀝青混合料級配系數;為標準軸載當量軸次。

根據我國瀝青路面設計規范,在計算瀝青混合料與半剛性材料的結構強度系數KS=B0Nc時,采用的系數c分別為0.22和0.11。

瀝青混合料疲勞壽命為:

半剛性材料疲勞壽命為:

根據此公式可以得到由各層層底拉應力值來確定不同基層瀝青路面的疲勞壽命。

4.不同基層瀝青路面疲勞壽命對軸重的敏感性分析

由路基路面設計理論分析得知,單后軸雙輪組不同軸載應力比的簡化公式為:

其中,、均為基層底面拉應力; P1,P2均為軸載重量。

聯系基層材料的疲勞規律,其疲勞規律為:

其中, 為該材料的抗拉強度;σ為某軸載作用N次的疲勞拉應力。B、c為材料常數。

由上面兩個式子可以得到以基層底面拉應力等效時的軸載換算公式為：

對瀝青穩定基層中b=0.84,c=0.22；半剛性基層中b=0.84,c=0.11,則有：

瀝青穩定基層：

半剛性基層：

由以上計算公式計算標準軸載作用一次為1次,其他軸載重分別相當于標準軸載次數N,其結果見表3

表3當量軸載作用次數

由表3可以看出：半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對軸載更加敏感。即半剛性基層路面上的超載車輛增多,導致路面很快損壞;而瀝青穩定基層路面軸載敏感性小,對超載車輛的適應性較強,適合于超載較多的道路。

結論

綜上所述，半剛性基層和柔性基層瀝青路面在抗疲勞性能方面存在著以下一些不同：

（1） 由于半剛性基層的水平應力對路面厚度的敏感性較差，所以可以通過增加半剛性基層厚度來有效增加其疲勞壽命。而柔性基層厚度對路面厚度的敏感性較好，增加柔性基層厚度對其疲勞壽命的增加較小。

（2） 由于瀝青路面疲勞性能由層底拉應力作為控制指標，在基層材料和結構參數等不同的情況下，柔性基層與半剛性基層瀝青路面的疲勞壽命不同。

（3） 由于半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對軸載更加敏感，所以當道路上交通量以小型車輛為主時(占交通量80%以上),宜采用半剛性基層路面,其疲勞壽命更長。相反，柔性基層路面則更適合超載較多的道路。

參考文獻：

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[12]朱洪洲.柔性基層瀝青路面疲勞性能及設計方法研究[D].東南大學博士學位論文,2005.

作者簡介：

篇7

[Abstract] Illustrates the types of damage of asphalt pavement and analyzes the seasons of damage of asphalt pavement from both internal and external factors. At the same time, this paper puts forward the prevention from three aspects of material selection, design and construction, and analyzes the disposal method of the damage of asphalt pavement.

[Key words] asphalt pavement；early damage；prevention

中圖分類號：U416文獻標識碼： A 文章編號：

1 前言

據相關資料統計，截止2012年底我國高速公路通車里程達9.56萬公里，這其中瀝青路面所占的比重非常大，瀝青路面結構的早期破壞問題也日益突出。調查表明，許多公路通車一至兩年以后，甚至不到一年，其瀝青面層就產生了大量麻面、松散、掉粒、唧漿、坑洞、網裂等破壞現象，結構內部剝蝕程度相當嚴重。

2 瀝青路面早期破損類型及產生原因

2.1裂縫類

裂縫主要表現為龜裂、網裂和各種形式的縱橫裂縫。路面裂縫使雨水很容易滲入瀝青混凝土路面的面層、基層甚至土基內部，形成對路面的浸泡，降低了路基、基層的結構強度和面層的耐久性。

根據裂縫產生的原因，又可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫主要是瀝青路面在行車荷載作用下而產生的裂縫。非荷載型裂縫主要是溫度收縮裂縫和溫度疲勞，溫度收縮裂縫一般起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸, 且隨著時間的增長、瀝青的老化, 瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低, 溫度收縮裂縫也隨之增加；溫度疲勞裂縫由于環境氣溫反復升降，在瀝青面層中產生的溫度應力日復一日地反復作用在瀝青面層中，瀝青面層產生疲勞開裂。

2.2 變形類

瀝青路面變形類破損主要包括車轍、波浪、擁抱。車轍主要出現于行車輪帶處，是路面結構及土基在行車荷載作用下的補充壓實,以及結構層中材料的側向位移產生的積累所形成的永久變形。車轍的產生主要是在高溫和荷載的綜合作用下，荷載應力超過瀝青混合料的穩定度極限,使流動性變形不斷積累,形成流動變形和失穩性變形。

波浪和擁抱的產生主要是由于瀝青面層過厚、熱穩定性差、面層與基層之間的粘結強度低，在車輛荷載水平作用下產生推移，形成高低不平的波浪形變形，嚴重時形成擁抱。

2.3 松散類

松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落, 從表面向下發展的漸進過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結力是顆粒脫落的主要原因。

2.4 泛油類

泛油是瀝青從瀝青混凝土層的內部和下部向上移動, 使表面有過多瀝青的現象。油石比偏大是出現泛油現象的主要原因，另外，高溫季節雨水侵入瀝青混凝土內部后，如瀝青與礦料的黏結力不足, 瀝青很快就會從集料表面剝落并向上移動，也會產生更嚴重的泛油現象。

3瀝青路面早期破損的預防

預防瀝青路面早期破損的出現，主要從材料的選擇、結構設計、施工控制這三個環節入手。

3.1 材料的選擇

在寒冷、陰濕地區，要選用稠度小、針入度大和低溫延度大的瀝青，以提高混合料的低溫抗裂性；骨料優先選用堿性石料，且級配良好、針片狀含量少，當采用酸性石料時，必須摻入抗剝離劑等活性物質，改善石料和瀝青的粘附性；在高等級公路施工中，盡量采用改性瀝青，提高瀝青的粘度和穩定性。

3.2 路面結構設計

對于瀝青面層的設計，最主要的是要選擇合理的瀝青面層級配類型。按照美國對Superpave和SMA的綜合研究，對瀝青混合料要求目標空隙率控制在4%左右。但一般認為，瀝青混合料的設計空隙率控制在3%~5%的范圍內是適宜的，這可同時兼顧混合料的高溫性能和水穩定性。至于空隙率與構造深度的矛盾,可以考慮同時采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和改性瀝青。

3.3 路面施工要求

由于施工工藝和程序控制不嚴格造成的路面缺陷主要有以下幾方面：一是路面離析和不均勻嚴重，這樣容易造成局部滲水，使路面出現病害；二是施工中壓實不足，由于片面追求平整度，不能在溫度較高的時候及時壓實，不敢采用輪胎壓路機，這樣就造成了路面表層看起來很平整，通車不久就很快衰減；三是施工污染。瀝青面層一般分為二層或三層，施工中把路面底層弄臟了，造成了層與層之間形成不了一個有機的整體，從而降低了路面結構層的承載能力。

因此，一定要嚴格控制施工工藝和程序，保證瀝青混合料壓實度、厚度及平整度達到設計和規范要求；有條件的話可采用大動力機械拌和設備，以便更好做到瀝青混合料拌和均勻、油石比控制準確。

4 瀝青路面早期病害處治措施

目前，國內外對瀝青路面小面積早期損壞的修補方法有：傳統修補方法、紅外輻射修補方法及熱輻射加熱修補方法。

4.1 傳統修補方法

傳統修補方法是先劃出所需修補坑槽的輪廓線，沿輪廓線用切割機切割至坑底穩定部分。然后用風鎬、液壓鎬或銑刨機去除瀝青路面的損壞部分, 將開挖后的瀝青塊、塵土、廢渣清掃，廢渣的清除要見到穩定面為止，同時將坑邊四周的雜物清理干凈。接著，噴灑粘層油，采用的粘層油可用改性乳化瀝青或石油瀝青，用量一般為0.4kg/，用手工或小型機具噴灑進坑槽及坑槽周邊。最后利用綜合養護車在現場拌制瀝青混合料并將其填入坑槽, 攤平后用壓路機壓實。

4.2 熱輻射加熱修補法

熱輻射加熱修補方法是利用輻射加熱技術來加熱損壞的瀝青路面，然后在補充些新的瀝青混合料、攤平、壓實。該方法類似于再生路面，這是因為兩種方法都會利用原路的廢舊瀝青混合料，不同于再生路面的是，熱輻射加熱修補法沒有將新的混合料與舊混合料混合，而是采用加熱的方法將二者結合在一起。

4.3 紅外加熱修補法

紅外加熱修補是以液化石油氣為燃料加熱紅外線輻射板, 利用紅外線輻射加熱損壞路面, 然后攤平并壓實。這種方法與熱輻射加熱修補方法相似，只是加熱的方式不同。

綜上三種處治方法，后兩種方法雖然無廢棄舊料, 環保性較好，但由于沒有對原路面結構進行深層處治，不能對病害進行較為徹底的處治。

5結語

瀝青路面技術及新材料日新月異，為解決我國瀝青路面早期破損問題，我們必須在學習新技術、應用新材料、認真總結自身經驗教訓的基礎上開拓進取、深化研究。

參考文獻:

[1]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[2]鄧學均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.

篇8

中圖分類號：S276 文獻標識碼：A 文章編號：

在早期破壞的諸多現象中，水損壞成為影響最深、危害最大的一類。利用已經取得的研究成果，探討采用恰當的施工措施減少水損壞的影響，對提高施工質量、延長公路使用壽命、降低維護費用具有十分長遠的意義。

一、層間自由水的形成

1．因各種原因形成的瀝青路面縱橫裂縫、網裂、松散、坑槽、沉陷是瀝青路面層間自由水來源的主要通道。

2．施工當中存在一些工藝和程序問題，使瀝青混合料發生離析，粗集料和細集料分別集中于鋪筑層的某些位置，使瀝青混合料不均勻、空隙率大。

3．行車過程中，路面上的水大部分被高速行駛的汽車的輪胎濺到路邊，還有很少一部分被擠壓而進入瀝青路面中。

4．因瀝青路面組成結構設計不當，造成透水現象，特別是粗粒徑表面層瀝青路面。

以上四種情況在下雨或雪融后，水會沿著裂縫浸入或滲透至瀝青路面中，而由于路肩阻水，雨過天晴數天后，瀝青路面中仍存有大量水份，并且不斷匯聚到裂縫處并沿裂縫下滲，由于路面基層強度大，很致密，水很難排出去，形成瀝青路面層間自由水，并多匯聚于路面邊緣。

二、層間自由水的危害

層間水主要的危害有：

1）浸濕瀝青路面各結構層材料和路基土，使路面結構層材料及路基土強度降低。

2）層間自由水在行車荷載作用下，會形成高壓水和高速水流，引起路面材料產生唧漿，使路面失去支撐。

3）在冰凍深度大于瀝青路面厚度的地方，層間自由水會造成凍脹，并在凍融期間形成翻漿，降低路面承載能力。

4）與層間水經常接觸使瀝青混合料剝落，影響瀝青混合料耐久性并產生龜裂。

高速行車作用下，路面將承受很大的動水壓力。雖然人們會意識到動水壓力的存在，但并不了解壓力的大小，從而無法真正把握動水壓力的危害。通過大量研究，我們掌握了動水壓力的定量大小，如圖1所示。

可見，當行車速度達到120km時，動水壓力可達4.4m的水頭高度，這相當于路面是在4.4米深的水下工作的，工作環境相當惡劣。隨著作用次數的增加將直接導致路面的損壞。

我國高速公路路面的瀝青面層一般分為三層，最常見的就是 4cm 表面層+5cm 中面層+6cm 圖2瀝青面層各層間的薄弱帶。

圖1 瀝青面層各層間薄弱帶

圖2行車速度與動水壓力的關系

在大量的重車荷載作用下，這些滯留在攤鋪層底部的水變為有壓水；有壓水將反復侵蝕瀝青和集料的界面，導致瀝青膜的剝落。剝落的瀝青膜在輪胎后面真空吸力等因素的作用下移動到路面的頂部。這種在高速行車-重車反復作用下造成的瀝青膜剝落并從下部向上部轉移的現象叫做“瀝青的遷移”。瀝青遷移的結果造成了路面表面斑狀泛油和內部松散，瀝青粘結力的下降，出現水損害。

如果路面的空隙率較大，動水足以擊穿路面面層，這些水將滯留在基層的頂部，同樣，基層頂部的水在重載反復作用下將溶解基層中的結合料或細料，形成灰漿，并在荷載的壓縮作用下擠出至路面表面，導致瀝青面層的承載力降低，在路面薄弱處首先出現病害。

三、層間自由水的排除措施

層間自由水的存在, 嚴重加速了瀝青路面的破壞。近年來,設計和施工人員都在不遺余力地進行探索, 以減少層間水給路面帶來的損害。結合近幾年來對京石高速公路的養護工作, 對于高速公路路面層間自由水的防治工作總結了以下幾點防水和排水的經驗, 在實際工作中也取得了令人滿意的效果:

1） 加強對路堤的防護, 取消路面邊緣處的瀝青砂攔水帶, 采用漫排水的方式使路面積水及時排出路面范圍, 這樣就減少了雨水匯聚的集中排水、集中排出的過程, 使得雨水隨下隨排, 從而減少雨水在路面范圍內的存留、滲透時間;

2） 做好中央分隔帶綠化的防水工作, 防止綠化用水進入路面;

3）在瀝青路面結構層組合設計過程中, 上面層、中面層采用密實類級配瀝青混凝土, 以防止路表水下滲;

4) 在面層施工過程中, 應加強對滲水系數的檢測, 減少路面滲水的可能性;

5) 在路面使用階段, 對出現的橫縫、縱縫, 及時進行灌縫處理。

參考文獻：

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［2］ 沈金安． 解決高速公路瀝青路面水損害的技術途徑［J］． 公路，2000，(5) .

篇9

關鍵詞： 瀝青路面；Top-Down裂縫；開裂機理

Key words： asphalt pavement；Top-Down crack；cracking mechanism

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）05-0071-02

0 引言

根據路面病害調查顯示，我國瀝青路面的早期破壞極為嚴重，一些高速公路的瀝青路面甚至在通車后1～3年內就出現了較大面積的早期破壞。越來越多的研究證實了許多與荷載有關的疲勞裂縫發生在路面的表面且自上而下擴展貫穿瀝青混凝土面層，并成為瀝青路面病害的主要形式，稱為瀝青路面Top-Down裂縫（簡稱TDC）。這種荷載型表面裂縫是一種比傳統的疲勞裂縫更為嚴重的情況，盡管有些表面裂縫初期對路面結構的承載能力沒有影響，但是它們對瀝青路面面層的使用性能和功能壽命有著強烈的影響。

國外已經對瀝青路面TDC進行了一定研究，但尚不完善，理論預估模型和設計方法尚沒有形成，開裂機理眾說紛紜，國內對于TDC的研究很少，設計規范中尚缺乏控制該病害的設計指標。

本文綜合國內外學者的研究，對TDC開裂研究進行了全面的分析和評價。

1 國內研究現狀

徐鷗明、郝培文[1]特別關注路表應力及其對瀝青路面裂縫損壞機理的影響，認為在路表一個相對小的、接近1cm深的拉應力區域進行研究，來定義損壞機理比較好。并采用應力強度因子以及定義裂縫末端的響應行為；發現拉應力對損壞有至關重要的作用，大大超過了裂縫末端的剪應力，且在裂縫增長階段拉應力大小的變化取決于裂縫長度。

李清富、楊澤濤[2]認為路面結構最大剪應力發生在路面表層，位置在輪跡邊緣，其大小接近或超過常溫下瀝青混合料的抗剪強度，是半剛性路面產生TDC的主要原因，進而提出了剪應力與面層和基層彈性模量比的關系，并分析了路面厚度對最大剪應力的影響，這些因素的影響在路面結構設計時要充分考慮。

孫路遙、邱俊、王春林等[3]從路面結構受力分析的角度分析并詳細闡述溫縮（橫向）裂縫及表面（縱向）裂縫產生的原因。作者認為表面裂縫可能是施工原因，由瀝青層的表面層或者中面層與下面層脫開所造成的，而之所以脫開是由于施工時的層間污染。

黃志濤[4]認為Top-Down開裂的裂縫產生和擴展模式是張開型裂縫即拉應力損壞模式。他用應力強度因子描述裂縫尖端的響應行為。本文重點計算了環境、溫度引起的勁度梯度對應力強度因子的影響，勁度梯度的影響得到準確定位。

羅輝[5]等基于斷裂力學理論，利用無單元伽遼金-有限元耦合方法分析了瀝青路面的開裂問題，提出水平荷載對瀝青路面Top-Down裂紋（TDC）的擴展不利。本文分析TDC的方法較為新穎，但是開裂判定準則不夠完善。

趙延慶等采用移動荷載模式，在有限元方法中利用動態模量主曲線和時間-溫度位移因子來表征瀝青混合料的力學性質，利用斷裂力學的方法分析了溫度、車速、裂縫長度和基層類型等對瀝青路面Top-Down裂縫裂尖應力強度因子的影響。相比其他文章對TDC考慮的因素更為全面。

2 國外研究現狀

E.Freitas[6]等通過加速輪軌試驗和三維非線性粘彈有限元模型，研究了混合料設計參數以及施工質量對Top-Down裂縫的影響。發現施工質量是TDC一個主要成因。本文提出疲勞并不能引起Top-Down裂縫，但卻能加劇裂縫的發展。

Michael[7]認為離析引起瀝青路面Top-Down裂縫，離析區域易表現為疲勞裂縫。通過調查研究，認為路表面較差的疲勞性能是因為壓實不足引起的高空隙率進而加速老化。

Svasdisant[8]等研究認為，Top-Down裂縫主要是由兩種原因引起的：①由輪載誘發的表面徑向拉應力以及由施工、溫度和老化導致的勁度差異；②瀝青結合料的老化降低了混合料的拉伸強度和拉伸應變。Elisabete Fraga.de Freitas[9]等人指出影響瀝青路面Top-Down裂縫最主要因素是空隙率（高空隙率）和骨料級配（粗集料）。試驗表明TDC在高溫下易開裂，而且級配的影響不如溫度、空隙率影響大。Donna等認為瀝青路面Top-Down裂縫是由瀝青混合料離析造成，該學者主要從施工因素進行了分析。

HU Chunhua[10]采用有限元分析TDC，考慮了輪胎壓力和車輛軸重的變化，建立三維四層體系有限元模型得出輪載下強大的剪應力是造成Top-Down開裂的主要原因的結論。

3 結論

目前國內外文獻總結出Top-Down開裂成因主要有四個：①輪載附近局部應力集中；②溫縮應力；③瀝青混合料老化；④施工質量問題導致的混合料離析，壓實不足等。國內大部分文獻還是單方面將開裂起因歸咎于剪應力或拉應力，由于開裂準則的限制，這種觀點并不完善。

瀝青路面Top-Down裂縫開裂起因的研究需要綜合考慮應力集中、溫縮應力、勁度梯度、施工質量等多方面的影響因素，這就要求尋求一種新的開裂判斷準則，可以綜合考慮多方面的因素，確定瀝青路面Top-Down裂縫起因、擴展、影響因素，進而優化路面結構、設計參數、施工工藝，不斷提高施工工藝與技術，提高瀝青路面質量與使用壽命。

參考文獻：

[1]徐鷗明，郝培文.厚瀝青路面Top-Down裂縫分析及對路面設計的啟示[J].中外公路，2006，26（5）：133-137.

[2]李清富，楊澤濤，王鵬.半剛性路面TDC成因的有限元分析[J].鄭州大學學報（工學版），2007，28（3）：37-39.

[3]孫路遙，邱俊，王春林.瀝青路面“由上而下”型裂縫成因分析[J].交通標準化，2008，（05）：38-41.

[4]黃志濤.瀝青路面Top-Down開裂評價[J].工程建設與設計，2008，（08）：63-66.

[5]羅輝，朱宏平，陳傳堯.有限元-無網格伽遼金耦合方法模擬瀝青路面裂紋擴展[J]. 公路交通科技，2008， 25（9）：1-5.

[6]E.Freitas，P.Pereira， L.Picado-Santos. Assessment of Top-Down Cracking Causes in Asphalt Pavements [J].2000.

[7]Michael Schorsch. Effects of Segregation on the Initiation and Propagation of Top-Down Cracks [R].Washington D.C.82st Transportation Research Board Annual Meeting Washington D.C.2003.

篇10

中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

2003年以前，我國大部分的高速公路瀝青路面面層結構厚度幾乎都是4cm的瀝青混凝土上面層加上5cm瀝青混凝土中面層再加上6cm瀝青混凝土下面層[1]。在執行規范的時候，相關部門沒有根據當地的實際情況，對技術要求進行科學的、辯證的分析；沒有根據當地的材料、施工水平、經濟實力，尤其是使用多年的成功經驗，規定更具體的指標。當然采用SBS、SBR、PE改性瀝青和PR顆粒改性劑或同時使用多種措施，提高瀝青混合料的高低溫性能，這些措施無疑是起到了一定的作用，但是，一噸改性瀝青的價格比普通重交瀝青高50%，抬高了高速公路的造價。因此，尋求一種經濟合理技術上可行的方法，即立足當地材料，從集料的級配入手，就可提高瀝青混合料的高溫路用性能的方法是非常必要的。本文針對湖南省的氣候特點，通過計算分析，提出適合湖南省氣候區的集料級配建議范圍，以及經過試驗路段的驗證結果，供設計和施工者參考。

2 集料組成的理論研究

2.1“I”法

該法是20世紀70年代國際上經過研究提出的方法，其計算公式[1]為：

P=P0Ix

式中：P為不同粒徑d處的通過率（%）；P0為最大公稱粒徑D處的通過率（%）；I為通過率系數；x為級數，x=3.32Lg(D/d)，即粒徑每遞減1/2為一級。

2.2“貝雷法”

該法由美國伊利諾伊州交通部Robert D.Bailey先生發明，經過Heritage Research Gyoup近十年的內部使用和普渡大學進一步研究、實踐和驗證，認為該方法設計的瀝青混合料具有良好的骨架結構，同時可以達到密實的效果。 “貝雷法”設計依據的數學模型是平面模型。根據該數學模型，瀝青混合礦料組成中可分為形成骨架的粗骨料和形成填充的細集料。形成填充的粒徑與骨料直徑的關系根據圓形與片狀的不同，其系數大致為0.15~0.29；為了統一考慮，形成第一級填充的細集料平均直徑為公稱最大粒徑的0.22倍，即公稱最大粒徑乘以0.22為主要控制粒徑，其設計原理是級配要求細集料的體積數量等于粗集料空隙的體積。同樣，細集料也按照此原理分成細集料中的粗集料與細集料中的細集料，并形成依次的填充狀態。

為了約束粗集料部分的離析現象和壓實不穩定性，對級配的粗集料部分組成提出按CA比控制，即CA比=（D/2粒徑處的通過率-F1粒徑處的通過率）/(100%-D/2粒徑處的通過率)。同樣，為了保證第二級和第三級形成嵌擠狀態，采用FAC比和FAF比對級配的細集料部分的嵌擠進行約束，即FAC比=F2粒徑處的通過率/F1粒徑處的通過率；FAF比=F3粒徑處的通過率/F2粒徑處的通過率。

式中：D為公稱最大粒徑處，D/2為公稱最大粒徑的1/2處；F1為粗細集料的分界點，在公稱最大粒徑的0.22倍處，是形成嵌擠的第一級分界點；F2為第二級分界點，為F1的0.22倍處；F3為第三級分界點，為F2的0.22倍處。

2.3“I”法與“貝雷法”之間的聯系

由“I”法的通過率P=P0Ix，令x1為最大公稱粒徑1/2處的指數，x2為最大公稱粒徑0.25倍(采用林秀賢教授的建議值)F1處I的指數，x3為F2處I的指數，x4為F3處I的指數，代入公式x=3.32lg(D/d)，得x1=1,x2=2,x3=4,x4=8，代入“貝雷法”的粗細料率AC、FAC、FAF的計算公式，得

AC=(P0×I-P0×I2)/100%-P0×I)

FAC=I2

FAF=I2

通過上述推導建立了AC、FAC、FAF與“I”法之間的聯系，“I”法計算集料級配時，當集料從中心控制點（最大公稱粒徑的0.22倍，實際上是最大公稱粒徑的0.25倍），上面通過時（細型），d＞2.36mm時，I=0.73~0.79；d＜2.36mm時，I=0.69；當集料從中心控制點下面通過時（粗型），I=0.64~0.70（表1、2）

表1：集料在D處的通過率90%時的值

表2：集料在D處的通過率90%時的值

3湖南地區高速公路瀝青路面的集料級配和結構設計

湖南省位于長江以南,緯度偏低,為大陸性特征明顯的中亞熱帶季風濕潤氣候。春季雨水較多，夏季高溫多雨，秋季秋高氣爽， 冬季比較寒冷。年降雨量偏大，瀝青混合料的水損害的可能性較大，在路面的集料設計和結構設計時，主要應考慮路面的高溫和低溫性能及抗水性能。高溫要求和低溫要求發生矛盾時，應以提高其高溫抗車轍能力為主，兼顧低溫抗裂性能的需要，在減少4.75mm及2.36mm的通過率的同時，適當增加0.075mm的通過率，使其級配范圍成S型，并取中等或偏高水平的設計空隙率。Superpave要求設計空隙率為4%，當施工壓實度達到97%時，竣工的空隙率≤7%，這是為防止滲水的界限。大量資料已經證明，當空隙率＞8%，特別在8%～12%間，滲水嚴重，同時在空隙率＜5%時，瀝青老化很輕微，而空隙率>7%后，瀝青老化則急劇增大。如設計空隙率太小，例如＜3%，甚至2.5%，則在高溫時，由于瀝青膨脹而造成泛油或車轍，也已為實踐所證明。Superpave施工指南建議，瀝青路面結構層厚度應等于或大于集料最大公稱尺寸的3倍，對粗的混合料，結構層厚度應大于集料最大公稱尺寸的3倍。按此原則，AK-13最大公稱尺寸為13.2mm，則路面結構層厚度應大于等于4cm，AC-16Ⅰ最大公稱尺寸為16.0mm，則路面結構層厚應大于等于5cm，AC-20Ⅰ最大公稱尺寸為19mm，路面結構層厚度應大于等于6cm，AC-25Ⅰ最大公稱尺寸為26.5mm，則路面結構層厚度應大于等于8cm。這個原則正逐漸被認可，按此原則確定的路面結構層厚度在施工中更便于壓實，混合料離析程度減輕，使用效果也相對更好。從路面結構的受力分析：上面層主要受剪應力、壓應力、彎拉應力，中面層主要受壓應力，下面層主要受彎拉應力。 剪應力不足容易形成瀝青路面的推移，壓應力不足容易形成瀝青路面的壓密型車轍，彎拉應力不足容易形成瀝青路面的彎拉疲勞裂縫。從結構受力的角度考慮，結合湖南氣候的特點、集料的級配組成，設計上面層、中面層時應采用集料從中心控制點下面通過的骨架密實結構，用I=0.70-0.79計算級配組成。根據林秀賢教授的研究，上面層I 為0.64~0.65 ，適用于大交通和高溫地區，要求的壓實功比較大；中面層和下面層采用集料從中心控制點上面通過的懸浮密實結構，抗拉強度大，較易壓實，I=0.79 時CA比接近0.8的極限，為防止推擠，粗集料盡量采用I的中值，即0.76附近為宜；厚度應為最大公稱粒徑的3倍為宜（表3）。

表3：湖南地區瀝青路面面層集料級配和厚度表

4試驗路段應用檢驗結果

2005年，湖南省高速公路工程指揮部經申報批準，成立了“湖南省高速公路路面早期車轍病害及耐久性研究”課題組，依托長張高速公路未完成的10km路面工程，開展了試驗研究。試驗路鋪筑制定了10cm、12cm、13cm的兩層結構和15cm、18cm的三層結構，不同瀝青膠結料（AH-90、AH-70、SBS、SBR改性瀝青），摻加纖維與不加纖維的比較，所有瀝青混合料用水泥和石灰代替部分礦粉，不摻加抗剝落劑；根據上述集料級配范圍，采用美國SHAP計劃提出的體積設計方法(2004規范已納入），用旋轉壓實儀成型試件，用車轍試驗儀測定瀝青混合料的高溫路用性能（動穩定度表示）,其室內外部分試驗結果如表4所示。

表4：瀝青混合料高溫穩定性（車轍試驗結果）統計表

5結論

由于集料級配采用“I”法設計，以貝雷法檢驗集料的骨架形成，因此該集料級配滿足規范的級配范圍（比規范的級配范圍窄）。按該級配范圍設計的瀝青混合料形成一個多級嵌擠骨架密實結構，其結構具有較強的高溫穩定性（抗車轍能力），且表面粗糙，可滿足抗滑要求；同時，按4%的空隙率設計，施工時嚴格控制，剩余空隙率在大于3%、小于7%之間，不透水，增加了瀝青混合料的耐久性。試驗表明：（1）一般上面層若采用改性瀝青，每噸瀝青膠結料的費用比普通瀝青加50%，動穩定度比規范要求的SBS提高2.08倍，SBR提高1.08倍；而普通瀝青動穩定度比規范70#提高5.93倍、90#提高2.96倍，說明用增大投資來提高混合料的穩定性，還不如優化集料級配帶來的效果。因此，提高抗車轍能力要從集料的質量和級配入手。

（2）級配一定的情況下，用于上面層的70%瀝青的抗車轍能力比90#瀝青高2倍，中面層高30%，下面層主要以抗彎拉設計，抗車轍能力幾乎相當。

（3）如果摻加纖維，瀝青用量增加，瀝青混合料的拌和時間延長10～15S，要求高溫碾壓完成，對施工要求較高，局限性比較大；但摻加纖維比不摻加纖維的混合料的動穩定度提高不大—— 90#提高80%，70#提高17%。

參考文獻

1 林繡賢, 論Superpave的集料組成與油石比【J】, 石油瀝青，2003.17（增刊）：44。

2 楊永順，房建果，王林, 多級嵌擠密級配瀝青混合料的設計【C】中國公路學會, 第五屆全國路面材料及新技術研討會論文集, 上海：中國公路雜志社，2004：16。